| 研究課題/領域番号 |
19K12263
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| 研究機関 | 鹿児島工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
塚本 公秀 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (30155337)
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| 研究分担者 |
大渕 慶史 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (10176993)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 予備教材開発 / VR/AR / 学生視点 / アクティブ・ラーニング |
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| 研究実績の概要 |
本研究ではVR/AR技術を活用して、学生の視点から開発したアクティブ・ラーニング教材のネットワーク上での構築を試みている。VR/AR技術を教育現場に持ち込むことにより、学生の興味を強く惹く予備教材がネットワークを用いて遠隔地から使えるようになる。
学生自身が副教材開発の一端を担うことで、教員の意図する実習ストーリーをより学習者が理解しやすい教材とできる。これまでの学生と共同開発した教材は3D-CADで作成したモデルとして多く所有している。これらの一部には予算・材料・製作技術・設置空間などの様々な制約により、実物を製作できなかったモデルがある。ここにVR/AR技術を用いて仮想世界での教材の構築を試みた。研究分担者と連携してこれらのモデルを仮想空間で表現できるように開発環境を整備した。そしてこれまでに製作したプロダクトモデルのVR/AR表現化を行ってきた結果、実物を製作できなかった教材の提示や、VR技術を用いるからこそ表現できる構造や動作を教材に与えられることを発見した。従来の実物を提示する教材よりも理解しやすい教材の発想ができた。
なお、前年度の開発中に学生との教材の共同開発をすることで、補助教材や事前学習だけでなく、遠隔授業や反転授業のための学習ストーリーを創造することも開始した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
専門教育に活用できる科目のストーリーを想定し、高専や大学の学生と共同でアクティブ・ラーニング教材として、学習者がVR上で学習できる教材の開発を進めてきた。先ず開発環境を研究代表者と共同研究者とで同じ環境を整えた。製作したVRのコンテンツを仮想空間の視聴に必要なHMD(ヘッドマウントディスプレイ)やプラットフォームなどを同一にして、互いのコンテンツの確認を容易にできるよう環境整備を行ってきた。現状は、多くのユーザーがVRを視聴する環境は、特定のHMD販売メーカの推奨するネットワーク上にある既設のプラットフォーム(特定の企業のサーバー)で視聴するのが簡便な方法である。これまでは互いのコンテンツの確認が容易にできれば良いという環境整備を行ってきた。今後ネット上で視聴するためにはネットワークの負荷を考慮したプラットフォームの整備も必要となる。
次に具体的な製作についてであるが、学習者がVR空間に没入する空間の環境を、大学の実験室や高専の教室を想定して製作した。大学の実験室として、共同研究者の学内施設であるものクリ工房(熊本大学にある教育施設)を構築した。学内施設の運用目的で過去に作成されている3Dモデルを基に、開発用アプリケーションのUnityを用いて仮想空間上に構築した。しかし、コンテンツの制作にソリッドモデルを用いたため学習者はアニメーションの世界に没入した感覚しか得られないことが試用から指摘された。また、実際には、全てのコンテンツに応じた教材を３D モデルで構築するのは膨大な時間を要するため、この点がコンテンツやストーリーの自由度に対して制限になる事が明らかになった。
これらの対策の一つとして、もう一つの空間として考えている高専の教室は実際の教室を3次元測定とカメラ映像を合成して構築するなどの検討が必要になる。
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| 今後の研究の推進方策 |
VR技術を活用した学生の視点から開発されたアクティブ・ラーニング教材をネットワーク上に構築するためには、視聴環境とコンテンツの構築という二つの問題が明確になった。研究代表者の転勤が生じたので視聴環境の変更に伴う整備が再度必要になった。そこで離れた２つの機関で共同開発できるようにインターネット上で共通プラットフォームを持つようにする。
前年度に目標としていた、仮想空間の構築と、過去に作成していた一部の教材の３D モデルの仮想空間への移植については、共同研究者の開発したVR上の仮想実験室に研究代表者の開発した仮想教材のいくつかを移植した。これらを用いたり、改良したりする必要があるが、実習ストーリーに沿った動きを与えなければ、教材にはできない。そこで、この年度では大学および高等専門学校で行っている実習授業においてVRを導入した実習ストーリーを考案する必要がある。その際には仮想空間であるからこそ表現できる構造や動作を教材に与えることを進めてゆく。同時にVR/AR技術を用いた教材の開発・応用を行っている先進の海外の教育関係者との議論を行い、情報を得るとともに、日本の学生に適するアクティブ・ラーニング教材としてのストーリーを設計する。
しかし、全ての教材の要素を３Dモデルで表現することには、その効果や製作時間について問題点がある事が前年度に明らかになった。そこで、教材として不足する部分については写撮撮影による動画、および３D カメラによる実写の３D 空間の構築で補うよう試みる。そのために撮影環境とVR化の構築を行う。また、３D モデルによる部分と実写による部分の切り分けについても検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
製作品の量が初期段階で少ないため環境構築のためのメモリーや画像ボードを購入せずに済んだが、今後製作の進捗によって導入予定である。環境設定のために予定していなかったwifi環境が必要となったためその他役務費が発生した。一方今年度はコンテンツ等の製作費が発生しなかったことから申請した人件費を使用せずに済んだ。この予算は次年度執行予定として繰り越したため。
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